CN216950659U - 耦合压缩空气储能的恒压抽水储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种耦合压缩空气储能的恒压抽水储能系统，太阳能集热系统为供热系统供热；高位蓄水池、低位蓄水池之间设有水轮机B；水轮机B供电给压缩机；压缩机通过余热回收系统为供热系统供热；低位蓄水池、高位蓄水池均通过水泵与水气共容舱连接；水气共容舱、增压机、高压储气室、压缩机形成环路，并且水气共容舱、高压储气室之间还通过节流阀连接；高位蓄水池、水气共容舱均与水轮机A连接，水轮机A为供电系统供电；还包括水面光伏，水面光伏供电给压缩机。本实用新型利用压缩空气储能系统来弥补储能技术的不足，弥补了丰水期大量发电无法存储、枯水期无电可用的不足，提高了太阳能资源丰富的高原地区的多能联供水平。

Description

耦合压缩空气储能的恒压抽水储能系统

技术领域

本实用新型属于新型能源领域，具体涉及一种耦合压缩空气储能的恒压抽水储能系统。

背景技术

目前，储能技术被认为是可再生能源整合和调峰的最佳解决方案之一。电化学储能和物理储能被广泛应用。然而，在高海拔极寒地区，电池储能(BES)的效率会大大降低，废弃的电池也会对环境造成污染。随着社会经济对能源的需求多元化发展，对于无污染的物理储能方式，例如抽水蓄能(PHES)和压缩空气储能(CAES)的研究日益增多，但由于这两种储能方式各有利弊，现有的CAES系统需要额外的热源来提高高压空气的温度。因此，将二者结合起来的耦合压缩空气储能的恒压抽水储能系统成为能源综合利用领域研究的热点，从而导致较高的能源存储成本。该系统相比传统的CAES具有简单、高效、低成本等优点。

PHES通常配备可逆泵或发电机连接上、下水库。在非高峰时段，水泵利用来自电网的相对便宜的电力，将水从下游水库输送到上游水库，以储存能量。同时，在用电需求较大的时段，从上游水库放水发电，如果上下库均后期建造，那么整个系统成本较高。但可喜的是西北地区在水力发电方面有着得天独厚的地理条件，也已成功建成并投入运行了龙羊峡、李家峡、刘家峡等几座大型水电站，但是由于没有储能系统，丰水期有很多电力由于无法消耗也无法存储，就造成了大量浪费。同时，西北地区有着丰富的太阳能资源，光照强，日照时间长，也为光伏发电创造了得天独厚的条件；大面积的水电站的水库上可以搭建水上光伏以及太阳能集热器，为居民的供电供热提供方便，同时，使用可再生能源可以降低成本，还可以防止偏远地区的供能不稳问题。

随着我国对太阳能资源利用技术的不断提升，一些学者将目光投向太阳能的综合开发利用。西北地区太阳能资源丰富，日照时间长，且海拔高，可是该地区人口相对较少，用电量不高，无比持续大量消纳电能，加之严格的区域生态环保要求以及发展绿色高原的战略规划，非常适合构建耦合压缩空气储能的恒压抽水储能系统来满足用户对多种类、多品位的能源需求，太阳能集热系统和余热回收系统为居民供热，储能系统将水上光伏以及丰水期泄洪等发出的电能存储起来，在用电高峰期用于发电。

然而，针对耦合压缩空气储能的恒压抽水储能系统的研究相对较少。没有同时将水上光伏、太阳能集热系统、压缩空气储能系统和抽水储能系统相互耦合的研究。因此，

实用新型内容

本实用新型以社会经济对能源的需求多元化发展为研究背景，结合西北地区丰富的太阳能资源和地理地势以及水资源丰富等地域性特点，提出了耦合压缩空气储能的恒压抽水储能系统。本实用新型具体的技术方案为：

耦合压缩空气储能的恒压抽水储能系统，包括太阳能集热系统；太阳能集热系统为供热系统供热；

还包括高位蓄水池、低位蓄水池，高位蓄水池、低位蓄水池之间设有水轮机B；水轮机B供电给压缩机；压缩机通过余热回收系统为供热系统供热；

低位蓄水池、高位蓄水池均通过水泵与水气共容舱连接；

所述的水气共容舱、增压机、高压储气室、压缩机形成环路，并且水气共容舱、高压储气室之间还通过节流阀连接；

高位蓄水池、水气共容舱均与水轮机A连接，水轮机A为供电系统供电；

还包括水面光伏，水面光伏供电给压缩机。

供能方法过程如下：

首先是气体预压缩阶段，由水上光伏和水轮机B产生的电能，驱动压缩机向水气共容舱和高压储气室内预先充入空气，使其内部压力达到额定值。如果容器密闭性良好且不发生漏气，则预压缩气体过程通常只进行一次。

预压缩阶段结束后，进入储能阶段，水泵向水气共容舱内充水，随着水气共容舱内水位升高，水气共容舱中的气体压力升高。同时，水气共容舱内气体经增压机升压后，储存在高压储气室中，以达到充水储能过程中水气共容舱中气体压力恒定的目的。

释能阶段，高压储气室中的气体经节流阀稳压后进入水气共容舱，推动水气共容舱内的水进入水轮机A发电；

供热阶段，一部分热量由太阳能集热系统提供，另一部分由余热回收系统回收压缩阶段产生的压缩热；

整个系统运行阶段，共有两处能量输出，一个是水轮机A输出电能，另一个是太阳能集热模块和余热回收系统输出的热能。

本实用新型提供的耦合压缩空气储能的恒压抽水储能系统，既可以在停电时作为应急电源，保证供电供热，又可以解决丰水期上游泄洪时发出的大量无法被电网消纳的电能被浪费。同时水上光伏和太阳能集热系统可以有效解决弃光现象，充分利用西北地区丰富的太阳能资源。

附图说明

图1是本实用新型的框架结构示意图。

具体实施方式

结合附图说明本实用新型的具体技术方案。

如图1所示，耦合压缩空气储能的恒压抽水储能系统，包括太阳能集热系统；太阳能集热系统为供热系统供热；

还包括高位蓄水池、低位蓄水池，高位蓄水池、低位蓄水池之间设有水轮机B；水轮机B供电给压缩机；压缩机通过余热回收系统为供热系统供热；

低位蓄水池、高位蓄水池均通过水泵与水气共容舱连接；

所述的水气共容舱、增压机、高压储气室、压缩机形成环路，并且水气共容舱、高压储气室之间还通过节流阀连接；

高位蓄水池、水气共容舱均与水轮机A连接，水轮机A为供电系统供电；

还包括水面光伏，水面光伏供电给压缩机。

运行过程如下：

首先是气体预压缩阶段，由水上光伏和水轮机B产生的电能，如图1上的流程1，驱动压缩机向水气共容舱和高压储气室内预先充入空气，如图1上的流程2和3，使其内部压力达到额定值。如果容器密闭性良好且不发生漏气，则预压缩气体过程通常只进行一次。

预压缩阶段结束后，进入储能阶段，水泵向水气共容舱内充水，如图1上的流程4，随着水气共容舱内水位升高，水气共容舱中的气体压力升高。同时，水气共容舱内气体经增压机升压后，如图1上的流程5，储存在高压储气室中，以达到充水储能过程中水气共容舱中气体压力恒定的目的。

释能阶段，高压储气室中的气体经节流阀稳压后进入水气共容舱，如图1上的流程6，推动水气共容舱内的水进入水轮机A发电，如图1上的流程7。

供热阶段，一部分热量由太阳能集热系统提供，另一部分由余热回收系统回收压缩阶段产生的压缩热，如图1上的流程8和流程9。

整个系统运行阶段，共有两处能量输出，一个是水轮机A输出电能，另一个是太阳能集热模块和余热回收系统输出的热能。

Claims (1)

1.耦合压缩空气储能的恒压抽水储能系统，其特征在于，包括太阳能集热系统；太阳能集热系统为供热系统供热；

还包括高位蓄水池、低位蓄水池，高位蓄水池、低位蓄水池之间设有水轮机B；水轮机B供电给压缩机；压缩机通过余热回收系统为供热系统供热；

低位蓄水池、高位蓄水池均通过水泵与水气共容舱连接；

所述的水气共容舱、增压机、高压储气室、压缩机形成环路，并且水气共容舱、高压储气室之间还通过节流阀连接；

高位蓄水池、水气共容舱均与水轮机A连接，水轮机A为供电系统供电；

还包括水面光伏，水面光伏供电给压缩机。

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